Transmisión Voie-Machine - Transmission Voie-Machine
- Este artículo se basó originalmente en material de TGVweb, que tiene licencia de GFDL .
Transmission Voie-Machine ( TVM , en inglés: transmisión vía a tren) es una forma de señalización en cabina que se implementó originalmente en Francia y se utiliza principalmente en líneas ferroviarias de alta velocidad . TVM-300 fue la primera versión, seguida de TVM-430 .
TVM-300 se desarrolló en la década de 1970 como parte del proyecto TGV . A velocidades superiores a 220 kilómetros por hora, los trenes TGV solo circulan por vías dedicadas designadas como lignes à grande vitesse (LGV). Al viajar a alta velocidad, el conductor no puede ver con precisión las señales ferroviarias de luz de color al costado de la vía. En cambio, la información de señalización se transmite al tren y se muestra en el tablero del conductor del tren. Se muestra al conductor la velocidad de funcionamiento segura, medida en kilómetros por hora .
El sistema TVM-430 desarrollado en la década de 1980 proporciona más información de la que permitirían los sistemas de señalización tradicionales, incluidos perfiles de gradiente de seguimiento e información sobre el estado de los bloques de señalización más adelante. Este alto grado de automatización no quita al tren del control del conductor, aunque existen mecanismos especiales de seguridad que pueden detener el tren de forma segura en caso de error del conductor.
Fondo
Historia
El sistema TVM fue desarrollado por el grupo francés Compagnie de Signaux et d'Entreprises Electriques (CSEE), ahora parte de Hitachi Rail STS .
En el LGV se utilizan dos versiones de señalización TVM, TVM-430 y TVM-300. TVM-430, un sistema más nuevo, se instaló por primera vez en el LGV Nord hasta el Túnel del Canal y Bélgica, y suministra a los trenes más información que TVM-300. Entre otros beneficios, el TVM-430 permite que el sistema informático a bordo de un tren genere una curva de control de velocidad continua en caso de que se active un freno de emergencia, lo que obliga al conductor a reducir la velocidad de forma segura sin soltar el freno.
TVM-430 se presentó a partir de una gama de niveles de sistema de señalización "modular y flexible" prevista, desde TVM-400 hasta TVM-440 (control automático de tren opcional) y TVM-450 (control total sin conductor).
Implementación
La línea se divide en secciones de bloques de señales de aproximadamente 1.500 metros (~ 1 mi), cuyos límites están indicados por signos cuadrados azules impresos con un triángulo amarillo sobre blanco. Una pantalla digital en el tablero del conductor del tren muestra la velocidad máxima permitida para el bloque actual de un tren, así como una velocidad objetivo basada en el estado de la línea por delante. La velocidad máxima permitida se basa en factores como la proximidad de los trenes adelante (con velocidades máximas permitidas en constante disminución en los bloques más cercanos a la parte trasera del siguiente tren), la ubicación de los cruces , las restricciones de velocidad, la velocidad máxima del tren y la distancia desde el tren. fin de la ruta LGV. Los trenes de alta velocidad tardan varios kilómetros en detenerse. Dado que los trenes requerirán más de un bloque de señales para reducir la velocidad, se alerta a los conductores para que reduzcan la velocidad gradualmente, varias cuadras antes de cualquier parada requerida.
El sistema de señalización es permisivo; al conductor de un tren se le permite entrar en una sección de bloque ocupada sin obtener autorización previa. La velocidad en esta situación está limitada a 30 kilómetros por hora (19 mph) y si la velocidad excede los 35 km / h (22 mph), se aplica el freno de emergencia y el tren se detiene. Si la placa que marca la entrada a la sección de la cuadra está acompañada de un letrero marcado con Nf, la sección de la cuadra no es permisiva y el conductor debe obtener la autorización del Centro de Control y Señalización ( Poste d'Aiguillage et de Régulation ) antes de ingresar a la cuadra. . Una vez que se establece una ruta, o el centro de señalización ha otorgado la autorización, se enciende una luz blanca debajo de la pizarra para informar al conductor. El conductor luego reconoce la autorización usando un botón en el panel de control del tren. Esto anula temporalmente el sistema de frenado de emergencia, que de otro modo detendría el tren al pasar el bucle de tierra del marcador no permisivo.
Cuando los trenes entran o salen del LGV desde lignes classiques , pasan por un circuito de tierra que cambia automáticamente los indicadores del tablero del conductor al sistema de señalización apropiado. Por ejemplo, un tren que sale del LGV en una línea clásica francesa tendría desactivado su sistema de señalización TVM y habilitado su sistema tradicional KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , inglés: control de velocidad de baliza).
Electrónica
Es uno de los sistemas de señalización ferroviaria más avanzados del mundo, aunque la implementación en sí todavía se basa en relés en lugar de electrónica de estado sólido.
El sistema TVM-430 tiene dos componentes: uno en tierra y el otro a bordo del tren. Ambos funcionan utilizando Motorola 68020 clase procesadores , y se programan en Ada , un lenguaje de programación de uso frecuente en los sistemas críticos de seguridad . El sistema hace un uso extensivo de la redundancia ; Se estima que el tiempo medio entre fallos peligrosos es de más de 1 millón de años.
El segmento terrestre del TVM-430 reside en cajas junto a la vía, que controlan tramos de vía de unos 15 km (9,3 millas) de largo. Cada uno está vinculado al centro de control de tráfico centralizado de la línea y controla directamente alrededor de diez bloques de vías, cada una con su propio circuito de vías . La información de señalización se codifica en señales de CA que se alimentan a los rieles de cada bloque. Hay cuatro frecuencias portadoras diferentes disponibles en TVM-430 y se utilizan alternativamente en pares en ambas pistas de la línea TGV. En una pista, los bloques usan alternativamente 1.700 Hz y 2.300 Hz, mientras que en la otra pista los bloques usan alternativamente 2.000 Hz y 2.600 Hz. Sobre estas frecuencias portadoras se pueden modular 27 frecuencias de audio separadas, cualquier combinación de las cuales puede estar presente al mismo tiempo; el anterior TVM-300 usaba dieciocho frecuencias separadas, de las cuales solo una podía estar presente en cualquier momento. Cada bloque tiene un receptor en el extremo opuesto al transmisor, y la pérdida de la señal del circuito de vía (por cortocircuito de las ruedas del tren o por falla) se interpreta como una indicación de que el bloque está ocupado. Los límites de los bloques de señalización están equipados con juntas de separación eléctrica que evitan que los bloques adyacentes interfieran entre sí, al tiempo que dejan pasar la corriente de retorno de tracción (a 50 Hz). Estos circuitos de vía se denominan circuito de vía UM71 C.
Las señales que están presentes en el riel son detectadas por antenas montadas debajo de la presa de aire delantera de los trenes TGV, aproximadamente 1 metro (3 pies) por delante del eje delantero . Estas antenas funcionan acoplándose inductivamente a la señal de CA desviada entre los rieles por el primer eje. Hay cuatro antenas redundantes por tren, dos en cada extremo. Sólo se utilizan los dos que están en la "parte delantera" del tren (en el sentido de la marcha). La señal del circuito de vía es filtrada, acondicionada y decodificada a bordo del tren por dos procesadores de señales digitales redundantes.
Interfaz de radio
Señal continua
Para la señal continua, se aplica un filtro de paso de banda analógico para aislar el rango de frecuencias TVM entre 1.600 y 2.640 Hz. Dentro de esto, cada una de las cuatro frecuencias portadoras de 1.700 / 2.000 / 2.300 / 2.600 Hz se prueba para detectar la presencia de una señal de frecuencia modulada de 25,68 Hz. La señal de 25,68 Hz es necesaria para la función de circuito de vía y para la activación de relés dentro del equipo del tren TVM430. Los propios bits de datos se modulan en frecuencia a intervalos de 0,64 Hz entre 0,88 Hz y 17,52 Hz.
Señal intermitente
En ubicaciones fijas, se utilizan bucles de cable entre las vías. Se transmite una señal de referencia de 62,5 kHz, junto con dos frecuencias portadoras de 125 kHz, desfasadas entre sí. Se transmite un mensaje de 4.800 baudios mediante saltos de fase.
Código de red
El código de red se almacena en los bits 25-27, lo que da un valor entre 1 y 7.
| Código | Vía férrea |
|---|---|
| 0 | |
| 1 | LGV Sud-Est |
| 2 | LGV Atlantique |
| 3 | Túnel del Canal |
| 4 | LGV Est |
| 5 | Alta velocidad 1 (Reino Unido) |
| 6 | HSL 1 (Bélgica) |
| 7 | otro |
LGV Nord
Nueve bits contienen el código de identificación de la red y la suma de comprobación. El significado exacto de los 18 bits restantes depende del código de red particular y se conoce como "parametrización". Para la primera implementación en el LGV Nord , se asignan 8 bits para la información de velocidad, 6 bits para la longitud del bloque actual y 4 bits para el gradiente del bloque actual:
| TVM 430 | Uso de LGV Nord | TVM 430 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Bits utilizados | 3 | 8 | 6 | 4 | 6 |
| Objetivo | codigo de red | velocidad | distancia | degradado | suma de comprobación |
Codificación
La señal decodificada toma la forma de una palabra digital de 27 bits, y cada bit corresponde a una de las 27 frecuencias moduladas en la frecuencia portadora en los circuitos de pista. La presencia de una frecuencia particular indica un bit "1" y la falta de corresponde a un "0". La palabra resultante contiene varios campos, en el siguiente orden:
- Códigos de velocidad que contienen tres piezas de información: la velocidad máxima segura actual en el bloque, la velocidad objetivo al final del bloque y la velocidad objetivo al final del siguiente bloque. Cada uno de estos puede tomar seis valores diferentes; en el caso de una línea de alta velocidad, estos son (en km / h) 320, 300, 270, 230, 170, 80 y 0, que corresponden aproximadamente a un perfil típico de frenado y desaceleración.
- Información de gradiente , promediada sobre la longitud del bloque. Esto permite que las computadoras de señalización del tren tengan en cuenta esto en los cálculos de velocidad.
- Longitud de bloque , que puede variar bastante y también es importante en los cálculos de velocidad. Por ejemplo, en un tramo plano de vía de alta velocidad, un bloque puede tener un largo total de 1500 metros, mientras que en las áreas terminales del Túnel del Canal de la Mancha , los bloques tienen una décima parte de su longitud.
- Código de red , número que determina la interpretación de los códigos de velocidad que debe tomar la computadora del tren. Por ejemplo, en líneas de alta velocidad donde la velocidad máxima permitida es 300 km / h (186 mph), se usa un código de red diferente al del Túnel del Canal, donde el límite de velocidad es 160 km / h (100 mph). Los trenes Eurostar necesitan esta información ya que operan tanto en vías de alta velocidad como en el túnel.
- Código de verificación de errores , que permite verificar la integridad de toda la palabra de 27 bits si la información se ha leído mal. Esto permite la corrección de errores y la detección de errores en la mayoría de los casos. El código toma la forma de una verificación de redundancia cíclica (CRC) de 6 bits .
Estos 27 bits de información se utilizan como entrada a la computadora de señalización del tren, la parte a bordo del sistema TVM-430. En versiones anteriores de TVM, la velocidad objetivo se actualizó solo en cada límite de bloque, lo que resultó en un perfil de velocidad estilo "escalera" que no es representativo de los cambios de velocidad continuos efectuados por el conductor. Sin embargo, con la información adicional de longitud y perfil de bloque, TVM-430 es capaz de generar una velocidad objetivo que varía continuamente a través de cálculos realizados en la computadora de señalización a bordo, dando así un perfil de velocidad mucho más realista de aceleración o desaceleración continua para que el conductor pueda seguir.
Además del control de velocidad continuo que ofrece TVM-430, se pueden pasar instrucciones individuales al tren mediante bucles inductivos ubicados entre los rieles, que se acoplan a un sensor correspondiente debajo del tren. Utilizando el mismo principio de codificación de frecuencia, se pueden recuperar 28 bits de información de una baliza, a velocidades de hasta 400 kilómetros por hora (250 mph). Vienen en dos longitudes dependiendo de la velocidad de la línea, 7 metros y 4,5 metros. Estos se denominan bucles de transmisión intermitente (ITL) BSP ( boucle à saut de phase ). Consisten en dos medios bucles, que juntos transmiten el mensaje a través de una frecuencia de 125 kHz, desfasada con una frecuencia portadora de 62,5 kHz. La información transmitida se refiere a una variedad de eventos o acciones requeridas:
- Entrada o salida de una línea de alta velocidad
- Armado o desarmado del sistema TVM-430
- Cerrar las rejillas de ventilación del aire acondicionado antes de ingresar a un túnel
- Subir o bajar los pantógrafos
- Cambiar a un voltaje de suministro eléctrico diferente
Vigilancia
Una "caja negra" similar a un registrador de datos de vuelo de una aeronave , supervisa pasivamente todo el proceso, monitorea una variedad de parámetros y registra los eventos. En los trenes equipados con TVM-430, el antiguo equipo de grabación de tiras de papel ha sido reemplazado por el sistema de grabación digital ATESS. Cada acción realizada por el conductor (acelerador, frenos, pantógrafos) así como los aspectos de señalización (para TVM-430, KVB y señales convencionales) se registran en cinta magnética para su posterior análisis mediante una computadora de escritorio.
Otro sistema, conocido como VACMA , supervisa el estado de alerta del conductor. Consiste en un control de pedal que el conductor debe mantener presionado para que el TGV se mueva. Este pedal debe soltarse y luego volverse a presionar una vez cada 60 segundos si no se realiza ninguna otra actividad. Hay un período de tiempo antes de que suene un timbre y otro período de tiempo antes de que se activen los frenos automáticos de emergencia. El control se puede soltar por un período de tiempo muy corto antes de que suene un timbre, y otro período de tiempo muy corto antes de que se activen los frenos automáticos de emergencia.
Sobre velocidad
Se hace una pequeña cantidad de tolerancia por exceso de velocidad antes de que se apliquen los frenos de emergencia del tren. A velocidades inferiores a 80 km / h, la tolerancia es de cinco kilómetros por hora. A velocidades nominales de 80 a 160 km / h, la tolerancia es de diez kilómetros por hora y a velocidades superiores a 160 km / h, es de quince kilómetros por hora.
Pantalla de cabina
En el centro del escritorio del conductor en una cabina TGV, justo debajo del parabrisas, hay una fila doble o triple de indicadores cuadrados. Aquí es donde se muestran al conductor las velocidades objetivo para los bloques actual y subsiguientes, en forma de números (en kilómetros por hora) sobre un fondo codificado por colores. La velocidad de la línea completa se indica con números negros sobre un fondo verde, mientras que los aspectos más lentos se indican con números blancos sobre un fondo negro y un punto final se indica como "000" sobre un fondo rojo. Debajo de esta pantalla se encuentra el velocímetro , donde se indica la velocidad objetivo que varía continuamente, así como la velocidad actual. Los tacómetros redundantes del tren miden la velocidad con una precisión de ± 2%. La variación permitida entre la velocidad objetivo y la velocidad real depende de la velocidad.
Todas las pantallas de señalización de la cabina deben ser muy fiables, ya que son fundamentales para la seguridad. Tienen sensores de posición basados en relés que retroalimentan a la computadora de señalización el aspecto actual que se muestra al conductor. Si hay una falla en la unidad de visualización, se toman las medidas adecuadas para detener el tren.
Para reducir el estrés del conductor, las velocidades se muestran en varias cuadras por delante del tren. Cuando un bloque va seguido de un bloque más restrictivo (más lento), la pantalla de ese bloque parpadea para que el conductor pueda anticipar mejor el cambio de velocidad sin soltar el freno. Las indicaciones restrictivas solo se pueden actualizar en los límites de los bloques, excepto en casos de emergencia. Van acompañadas de una señal acústica de bocina en la cabina. Sin embargo, las restricciones se pueden levantar en cualquier momento dentro de un bloque.
El TVM-430 tiene una amplia redundancia incorporada, y uno podría preguntarse por qué no se usa para controlar el tren directamente. Sin embargo, en vista de la falta de adaptabilidad del sistema a situaciones inesperadas, se considera deseable retener a un humano en el circuito. Por lo tanto, la conducción de un TGV se realiza de forma totalmente manual, pero el sistema de señalización mantiene una vigilancia muy de cerca para garantizar la máxima seguridad.
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Colorete
(Parada, la sección de la pista está ocupada o al final de la línea) |
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( marcador Nf o F ) |
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Cero
(Avertissement 0; deténgase en la siguiente señal) |
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080E
(Ejecución 80; no exceda los 80 km / h) |
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080A
(Anuncio 80, cambio de velocidad a 80 km / h más adelante) |
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160E
(Ejecución 160, no superar los 160 km / h) |
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160A
(Anuncio 160; cambio de velocidad a 160 km / h más adelante) |
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220E
(Ejecución 220; no exceda los 220 km / h) |
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220A
(Anuncio 220; cambio de velocidad a 220 km / h más adelante) |
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| 270V |
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270VL
(Voie Libre 270 km / h; avanzar a 270 km / h) |
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270A
(Anuncio 270; cambio de velocidad a 270 km / h más adelante) |
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| 300 V |
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300VL
(Voie Libre 300 km / h; avanzar a 300 km / h) |
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Otros sistemas de señalización
El sistema TVM se utiliza únicamente en líneas de alta velocidad y en el Channel Tunnel . Fuera de las líneas de alta velocidad, se utilizan otros sistemas de señalización. Todos los trenes TGV están equipados con el KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , "Beacon Speed Control") que se utiliza en toda la red francesa de ligne classique . Además de TVM, los siguientes sistemas se utilizan en varias combinaciones:
- KVB , el sistema de señalización francés (electromecánico con radiobalizas)
- ATB , el sistema de señalización holandés (basado en inducción)
- ATB-NG una versión más nueva de ATB (basada en balizas)
- ATC el sistema de señalización japonés (basado en inducción)
- Blocco Automatico a Correnti Codificate , el sistema italiano de protección por inducción utilizado en algunas líneas con límites de velocidad superiores a 200 km / h.
- MEMOR , el sistema de señalización belga (electromecánico)
- TBL , una versión más nueva de MEMOR (electromecánico con radiobalizas)
- InduSi / PZB el sistema de señalización alemán (basado en inducción)
- LZB , el sistema alemán para líneas de alta velocidad (también basado en inducción)
- AWS , el sistema de señalización británico (basado en inducción)
- TPWS , el sistema de alerta que complementa AWS
- ETCS , el sistema europeo de control de trenes, es un sistema de señalización y control diseñado para reemplazar los 14 sistemas de seguridad incompatibles que utilizan actualmente los ferrocarriles europeos, especialmente en las líneas de alta velocidad.
- Integra-Signum el sistema de señalización suizo basado en inducción.
- CAWS , una forma similar de sistema de señalización en cabina utilizado en Irlanda.
Ver también
notas y referencias
- Kichenside, G .; Williams, A. (1998). Dos siglos de señalización ferroviaria . Oxford Publishing Co. págs. 215–220. ISBN 0-86093-541-8.
- Dirección de Normas y Seguridad (1996). Apéndice C: Ilustración de la aplicación a Eurotunnel Cab Signalling (PDF) . GK / RT0036: Transición entre sistemas de señalización en línea y otros sistemas de control de trenes (Informe). Estándar del grupo ferroviario. Londres: Railtrack PLC. págs. 10-12. Archivado desde el original (PDF) el 17 de julio de 2011 . Consultado el 15 de diciembre de 2008 .